Mantenimiento y cálculo de la red nacional ERGNSS. ETRS89.

Instituto Geográfico Nacional Mantenimiento y cálculo de la red nacional ERGNSS. ETRS89. Miguel Ángel Cano Villaverde Centro de Observaciones Geodésicas Instituto Geográfico Nacional Instituto Geográfico Nacional 1

Índice Introducción. Struve. ED50 (77,79,87) ETRS89. EUREF89, IBERIA, REGENTE ROI REDNAP. Estado actual de ERGNSS. Cálculo y mantenimiento de ETRS89. Fecha del Congreso Instituto Nombre Geográfico del Congreso Nacional 2 2 2

Razón Fecha del Congreso Instituto Nombre Geográfico del Congreso Nacional 3 3 3

Instituto Geográfico Nacional De ED50 a ETRS89 en España Instituto Geográfico Nacional 4

5 5 5 El establecimiento de un datum clásico-local Medidas geodésicas Medidas geodésicas Superficie real de la Tierra Aproximación como geoide Aproximación como elipsoide 2p Materialización sobre la superficie real de la Tierra Colocación del elipsoide 6p

6 6 6 Datum anterior. RA o Struve ( ξ, η) = (0,0) ϕ λ = Λ 0 =Φ 0 y 0 0 Definido por 8 parámetros: 6 que definen la posición en el espacio de un elipsoide de referencia y 2 para la forma y tamaño Existía tangencia Geoideelipsoide y punto fundamental Origen de longitudes en el Meridiano de Madrid Proyección Poliédrica Todos los países tenían uno, varios o incluso muchos datums

ED50 Finalizado en 1947, 1950 Desclasificado por la DMA en 1960 Su punto fundamental Potsdam ξ 0 =3 35 y η 0 =1 78 Colocado mediante ξ 2 +η 2 =mínima Origen de longitudes en Greenwich 1954, la AIG toma el relevo (RETRIG) produciendo sucesivas mejoras: ED77, ED79 y ED87 Oficial en España en 1970 (Decreto 2303/1970) Fecha del Congreso Instituto Nombre Geográfico del Congreso Nacional 7 7 7

ED50, ED77, ED79, ED87 ED50 ED77 Fecha del Congreso ED79 Nombre del Congreso Instituto Geográfico Nacional ED87 8 88

9 9 9 Densificación ED50 ROI A raíz del Decreto 2303/1970 se adopta ED50 de forma oficial como SGR y la proyección UTM 1975 Comienza la densificación 1992 Finaliza construcción ROI (10.944 vértices) Sistema Geodésico ED50 ROI materializa el marco de ED50 en España Elipsoide Internacional de Hayford Orientación del Datum medida de 7 acimutes Laplace Gravedad normal Cassinis-Silva

10 10 10 El establecimiento de un SGR Geocéntrico Medidas geodésicas espaciales Establecimiento de 3 ejes y un centro de masas Superficie real de la Tierra Materialización/ mantenimiento del Sistema [Colocación de un elipsoide únicamente si se necesitan coordenadas geodésicas]

11 11 11 ETRS89 1987: RETrig EUREF subcomisión IAG Unificación Cartografía 1 sólo SGR GPS ETRF89 ITRF89 época 1989.0 Elipsoide GRS80 VLBI, SLR, GPS EU-REF89 España 14 estaciones (IGN, SGE, ROA)

Densificaciones de ETRF89 Jerarquía de Redes Geodésicas: Clase A: Conjunto de puntos integrados en el ITRF con campos de velocidades: ERGPS (s < 1 cm. en ITRS, independiente de la época de observación). Clase B: Redes Continentales Fundamentales sin campos de velocidades IBERIA (s < 1 cm., pero garantizada sólo en una época específica, en sitios donde los campos de velocidades no estén definidos). Clase C: Redes apoyadas en Clase B o densificación de las mismas REGENTE (s = 5 cm.). Fecha del Congreso Instituto Nombre Geográfico del Congreso Nacional 12 12 12

Densificaciones de ETRF89 Diseño de la Red: Número de estaciones: 39 Españolas: 27 Portuguesas: 12 Estaciones del IGS: 6 Madrid (MADR), Matera (MATE), Hersmonse (HERS), San Fernando (SFER), Wettseld (WETT), Zimmerwald (ZIMM) Clase B: IBERIA95 y BALEAR98 Observación: Desde 8 hasta 12 de mayo de 1995 5 días, 12 horas cada día. Registros 30s; máscara 15º Receptores: Trimble 4000 SSE y SSI Antenas: 4000 ST L1/L2 GEOD TR GEOD L1/L2 Observada conjuntamente entre España y Portugal Aprobada como densificación de EUREF en 1998. Fecha del Congreso Instituto Nombre Geográfico del Congreso Nacional 13 13 13

Densificaciones de ETRF89 Diseño de la Red: Número de estaciones: 7 Península: 6 Baleares: 1 Estaciones del IGS: 4 Villafranca (VILL), Ebro (EBRE), Cagliari (CAGL), Grass (GRAS) Clase B: IBERIA95 y BALEAR98 Observación: Desde 20 hasta 24 de abril de 1998 5 días, 12 horas cada día. Registros 30s; máscara 15º Receptores: Trimble 4000 SSE y SSI Antenas: 4000 ST L1/L2 GEOD TR GEOD L1/L2 Aprobada como densificación de EUREF en 1999. Fecha del Congreso Instituto Nombre Geográfico del Congreso Nacional 14 14 14

15 15 15 Densificaciones de ETRF89 Clase C: REGENTE y REGCAN95 REGENTE (1994-2001) -Unos 1100 vértices en la Península y Baleares,1/50M distancia media 20 a 25 km. -360 clavos NAP Canarias (REGCAN95) Comprende 72 vértices repartidos entre las siete Islas con un máximo de 21 vértices en la isla de Tenerife y un mínimo de 5 en cada una de las islas menores de El Hierro y La Gomera REGENTE es el marco que materializa ETRS89 en España

16 16 16 Densificaciones de REGENTE Ajuste de la Red de Orden Inferior (ROI) en ETRS89 - Número de vértices del ajuste: 11.019 - Vértices fijos (REGENTE): 1.071 - Vértices con observación clásica y GPS: 1.207 - Direcciones acimutales: 99.698 - Direcciones cenitales: 66.644 - Vectores GPS: 6.401 - Observaciones totales: 185.545 (GPS * 3) - Parámetros: 41.985 (coordenadas + desorientaciones) - Grados de libertad del ajuste: 143.560

Sistema de Referencia Altimétrico Fecha del Congreso Instituto Nombre Geográfico del Congreso Nacional 17 17 17

18 18 18 Mantenimiento de ETRS89 Finalmente, para independizar el marco de la época The ETRS89 is maintained by the IAG sub-commission EUREF and it is accessed through the EUREF Permanent Network (EPN), a science-driven network of continuously operating GPS reference stations with precisely known coordinates in the ETRS89.

19 19 19 Mantenimiento de ETRS89 Clase A: ERGNSS The ETRS89 is maintained by the IAG sub-commission EUREF and it is accessed through the EUREF Permanent Network (EPN), a science-driven network of continuously operating GPS reference stations with precisely known coordinates in the ETRS89.

20 20 20 Mantenimiento de ETRS89 La red de estaciones permanentes GPS (ERGNSS) En la actualidad la red del IGN cuenta con 25 ERGNSS. Objetivos de la red: Red Geodésica clase A: Referencia común de la infraestructura geodésica de España. Definición de los Marcos de Referencia Globales (ITRFyy). Datos públicos para cartografía, topografía, geodesia y posicionamiento en general (servidor ftp de datos a 1 s). Registro continuo de datos para geodinámica, ionosfera, troposfera... Proporcionar servicio público de correcciones DGPS y RTK (RECORD & EUREF IP).

21 21 21 Mantenimiento de ETRS89 Centro Local de Análisis de la EPN Desde la semana GPS 1130 (Septiembre del 2001). De 18 a 44 estaciones EPN (zona ibérica y alrededores). Software: Bernese 4.2, 5.0 (Bernese Proccessing Engine, BPE) desde UNIX a LINUX SuSe 9.2. Soluciones: Semanal (efemérides precisas) - latencia > 15 días IGEwwww7.SNX IGEwwwwd.TRO Diaria (efemérides rápidas) -latencia < 24 horas IGEwwwwdR.SNX

22 22 22 Mantenimiento de ETRS89 Red Procesada: 46 estaciones EPN

Mantenimiento de ETRS89 Combinación n de soluciones de los 16 LAC Cada estación EPN 3 LAC. Solución semanal combinada: 16 SINEX. 1º Eliminar constreñimientos de LACs. 2º Alineamiento con ITRF época de obs. Como órbitas ITRF97 ITRF2000 ITRF2005(IGS05) Conjunto de estaciones seleccionadas. Core IGS con marco IGS05 Se define condición de mínimo constreñimiento de translación a éstas. Finalmente EURwwww7.SNX Fuente: http://www.epncb.oma.be EURwwwwdR.SNX Fecha del Congreso Instituto Nombre Geográfico del Congreso Nacional 23 23 23

24 24 24 Mantenimiento de ETRS89 Características básicas b del procesamiento (I) Preprocesamiento: triples diferencias para saltos de ciclo. Código para estados de reloj. Máscara de elevación: Antes de Wk 1400: 10º y ponderación dependiente elevación (cos z). Después de Wk 1400: 3º y ponderación dependiente elevación (cos z). Intervalo: 30 s para resolución de amb. y 180 s para procesamiento final. Observable modelado: dobles diferencias y libre ionosfera. Calibraciones centro de fase de antenas: Antes de Wk 1400: relativas a AOAD/M_T basado en modelo IGS_01. Después de Wk 1400: absolutas basadas en modelo IGS05 y calibraciones individuales (si existen).

Mantenimiento de ETRS89 Características básicas b del procesamiento (II) Troposfera: Antes de Wk 1364: sin modelo a priori. Estimación de ZPD por estación y hora. Función de proyección Dry-Niell. Wk 1364-1400: modelo a priori de Saastamoinen de componente seca + Dry- Niell + Wet-Niell para componente húmeda. Estimación ZPD por estación y hora. Despues de Wk 1400: introducción de gradientes horizontales (tilting). Ionosfera: Despues Wk 1400: modelado regional del TEC para resolución de amb. QIF. Solución final combinación libre ionosfera. Criterios de rechazo (después de Wk 1364): Marcado de outliers en el preprocesamiento. RINEX con menos de 10% obs son eliminados. Observables con residuos > 2.5 mm. Baselíneas con σ > 5 mm. Fecha del Congreso Instituto Nombre Geográfico del Congreso Nacional 25 25 25

26 26 26 Mantenimiento de ETRS89 Características básicas b del procesamiento (III) Definición del Datum: mínimo constreñimiento a YEBE (IGS05), época de observación (no deforma la red, constreñimiento se quita en RAC). Formación de líneas-base: de SHORTEST a OBS-MAX. Órbitas y ERP: finales precisas IGS (rápidas en sol. diaria). Efemérides planetarias: DE200. Mareas: estándares IERS 1996/2000. Cargas oceánicas: Antes de Wk 1400: GOT00.2. Después de Wk 1400: FES2004.

27 27 27 Mantenimiento de ETRS89 Cambios en semana GPS 1400 (Nov. 2006) EUREF Workshop Padua, 2006 Modelo de Centro de Fase Absoluto (APC), IGS Mail 5272. Nuevo marco de referencia ITRF2005 (IGS05). Estimación de parámetros de gradiente horizontal de la Troposfera con datos de baja elevación (desde 3º). Cálculo de modelo Ionosférico para pre-resolución de ambigüedades. Modelo de carga oceánica FES2004.

28 28 28 Mantenimiento de ETRS89 Variaciones del Centro de fase de la antena (PCV) Distancias medidas entre Centros de Fase de la antena del receptor y del satélite. PCV, respecto del PC medio (PCO desde ARP), dependen de: Dirección de llegada de la señal (elevación y acimut). Frecuencia L1, L2. Radomo (antenas receptor). Calibraciones: Individuales de la antena ó genéricas para modelo de antena. Para antena o par antena/radomo. RECEIVER TYPE ANTENNA TYPE FROM TO TYP D(Z) D(A) ******************** ******************** ****** ****** *** *** *** TRIMBLE 4000SSI TRM22020.00+GP 0 999999 1 5 360 A\Z 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 L1 0 0.00 1.80 4.60 8.10 11.70 14.50 16.10 16.90 16.90 16.20 14.90 13.40 11.90 10.40 9.00 7.90 8.20 8.20 8.20 L2 0 0.00 0.30 0.90 1.80 3.00 4.10 4.90 5.40 5.60 5.60 5.30 4.50 3.60 2.80 2.10 1.20 0.10 0.10 0.10

29 29 29 Mantenimiento de ETRS89 Cambio de PCV Relativos a PCV Absolutos Antes semana 1400. Modelos PCV relativos (RPCV) modelo IGS_01. Calibración relativa a antena de referencia AOAD/M_T. Receptores Dependencia en elevación, no en azimut. Satélites No depende de dirección. Después semana 1400. Cambios en la calibración de los PCO. Modelos PCV absolutos (APCV) modelo IGSyy_wwww Calibración absoluta con robot. Receptores Dependencia en elevación y azimut. Satélites Depende del ángulo al nadir. Consideración de distintos radomos.

Mantenimiento de ETRS89 IGS05 Objetivo ITRF2005 corregido de RPC a APC Procedimiento (IGS mail 5447): Determinación de corrección para cada estación IGS por el cambio de RPC a APC. Cálculo de 2 soluciones simultaneas de 1 año. Calcular solución IGS acumulativa y corregir con offset para cada estación. Alinear a ITRF2005 con transformación 7 parámetros. Discrepancia con ITRF2005 Global = 0 Europa = 5 mm aprox. en altura. P. Ibérica = Menor en bajas latitudes Fecha del Congreso Instituto Nombre Geográfico del Congreso Nacional 30 30 30

31 31 31 Mantenimiento de ETRS89 Diferencia IGS05 - ITRF2005 (EPN) De estaciones core IGS en Europa. En mm ordenados por latitud ascendente. Diferencia medias (mm) N=-0.2 E=-0.4 U= 5.3

Actividades IGN-IGE Otras actividades del Centro de Análisis Reprocesamiento de la ERGNSS por cambios IGS05 (año 2007). Nuevas coordenadas ETRF2005 (2007.5) de la ERGNSS en IGS05. Datum a estaciones core IGS (SFER, VILL, CAGL, GRAS). Obtención de campos de velocidades. Predicción numérica del tiempo. Proyecto E-GVAP. (IGE miembro del Expert Team de E-GVAP) COMBINACION 2007-51 SEMANAS ----------------------------------------------------- Total number of stations: 32 ---------------------------------------------------- Repeatability (mm) Station #Weeks N E U ---------------------------------------------------- ACOR 13434M001 51 0.98 0.70 2.79 ALAC 13433M001 51 0.76 0.44 1.97 ALME 13437M001 47 0.84 0.74 2.00 CACE 13447M001 51 0.61 0.84 1.86 CANT 13438M001 50 0.77 0.78 2.15 CEU1 13449M002 16 0.84 0.68 1.79... Fecha del Congreso Nombre del Congreso 32 32 Instituto Geográfico Nacional 32

33 33 33 Actividades IGN-IGE LOCAL GEODETIC DATUM: IGS05 NUM STATION NAME VX (M/Y) VY (M/Y) VZ (M/Y) FLAG 8 YEBE 13420M001-0.0080 0.0199 0.0138 A 1 ACOR 13434M001-0.0083 0.0233 0.0144 A 2 ALAC 13433M001-0.0107 0.0213 0.0128 A 3 ALBA 13452M001-0.0183 0.0257 0.0066 A 4 ALME 13437M001-0.0058 0.0190 0.0162 A 6 CACE 13447M001-0.0046 0.0193 0.0170 A 8 CANT 13438M001-0.0109 0.0196 0.0132 A 9 CEU1 13449M002-0.0001 0.0199 0.0170 A 10 COBA 13453M001-0.0055 0.0207 0.0148 A 15 HUEL 13451M001-0.0047 0.0203 0.0162 A 16 LEON 13475M001-0.0089 0.0195 0.0161 A 18 LPAL 81701M001-0.0053 0.0196 0.0139 A 19 MALA 13443M001-0.0050 0.0215 0.0130 A 20 MALL 13444M001-0.0139 0.0181 0.0128 A 22 RIOJ 13448M001-0.0144 0.0224 0.0125 A 23 SALA 13469M001-0.0083 0.0204 0.0151 A 25 SONS 13446M001-0.0011 0.0166 0.0094 A 28 VALE 13439M001-0.0144 0.0214 0.0104 A 29 VIGO 13450M001-0.0067 0.0185 0.0165 A 32 ZARA 13462M001-0.0118 0.0244 0.0115 A Velocidades ERGNSS 2007

34 34 34 Proyecto E-GVAP Estrategia de cálculo c en NRT Bernese 5.0 bajo Linux SUSE 9.2. Dobles Diferencias. Órbitas Ultrarrápidas del IGS. Intervalo de muestreo: 30 s. Última hora + Combinación final de las 5 horas anteriores. NRT comienza cada hh:10 NRT termina cada hh:16 Ángulo de elevación: 3º Estrategia de generación de baselíneas: Máx-Obs.

Proyecto E-GVAP Estrategia de cálculo c en NRT Sólo observables GPS ( GLONASS) Ambigüedades flotantes. ZTD Modelados como función lineal por trozos. Se estiman cada 15 minutos. Constreñimientos: Absoluto: 5.0 m Relativo: 1.0 mm Fecha del Congreso Instituto Nombre Geográfico del Congreso Nacional 35 35 35

Proyecto E-GVAP Fecha del Congreso Instituto Nombre Geográfico del Congreso Nacional 36 36 36

Miguel Ángel Cano Villaverde Centro de Observaciones Geodésicas Instituto Geográfico Nacional Fecha del Congreso Instituto Nombre Geográfico del Congreso Nacional 37 37 37